The regulatory mechanism of oncogenic Ras-dependent RhoA/Rac1/Cdc42 activity

Abstract

The Rho family GTPases RhoA / Rac1 / Cdc42 regulates cytoskeleton organization and membrane trafficking in physiological processes such as cell proliferation, motility and polarity. Also, Rho family GTPases plays downstream action in Ras / ERK pathway. Oncoprotein Ras act as molecular switches to control of cell growth, invasion, metastasis and differentiation. However, Rho family GTPases regulation mechanism by Ras is not fully understood. Here we demonstrate that, Ephexin1, a guanine nucleotide exchange factor for RhoA, Rac1 and Cdc42 GTPases, preferentially associates with activated GTP-bound Ras. Furthermore, interaction of Epheixn1 and Ras is increased by the Ephexin1 phosphorylation state. The phosphorylation of Epheixin1 includes Ser16, Ser18 residue by AKT. Additionally, Ephexin1 and activated Ras cooperate to cause synergistic formation of RhoA / Rac1 / Cdc42-GTP in AKT / PI(3) K-dependent manners. The active Ras or active AKT enhances Ephexin1, EphA receptor, EGFR receptor and Ras multi-complex. Thus, Ephexin1 can function as master-effectors that directly mediate Ras activation of tumorigenesis and Rho family GTPases mediated cytoskeleton remodeling, and Ephexin1 itself or its downstream effectors may be valuable targets for the development of therapeutics.|Rho family GTPase에 속하는 RhoA와 Rac1 그리고 Cdc42는 cell proliferation과 motility과 polarity과 같은 세포의 생리학적인 과정 안에서 cytoskeletal organization과 membrane trafficking을 조절한다. 또한, Rho family GTPase인 RhoA / Rac1 / Cdc42는 Ras-ERK pathway 아래에서 작e동한다. Oncoprotein인 Ras 단백질은 cell growth, invasion, metastasis 그리고 differentation을 조절하는 molecular switch로서 역할을 한다. 하지만, Ras 단백질에 의해서 Rho family GTPase가 조절되는 기전에 대해서는 완전히 이해되지 않고 있다. 이 논문에서는 Guanine nucleotide exchange factor (GEF)로써의 Ephexin1이 active form인 GTP-Ras와 interaction하고 있음을 밝혀냈다. 게다가 Ephexin1은 Ras와의 interaction에 Ephexin1의 phosphorylation 상태가 중요함을 알아냈으며, Ephexin1의 Ser16, Ser18에 AKT에 의해서 phosphoylation이 된다는 것을 밝혔다. 그리고 Ras와 Ephexin1이 synergistic formation을 이룰 수 있으며, Ras 단백질의 fully activation에 Ephexin1이 필요하다는 것을 밝혀냈다. 또한, Active Ras / AKT는 Ephexin1 / EphA receptor / EGFR receptor / Ras의 multi-complex를 형성함으로써 oncogenic signal을 더욱 증가 시킨다. 이와 같이 Ephexin1이 Ras에 의해서 이루어지는 tumorigenesis와 Rho family GTPases mediated cytoskeleton remodeling에서 Ephexin1이 매우 중요한 effector로서 작용 할 수 있음을 밝혔다. 그리고 Ephexin1 또는 Ephexin1 downstream effector들이 중요한 cancer therapeutics로 사용 될 수 있을 것으로 기대된다.